KR101465300B1 - Poly amic acid composition comprising graphane oxide and preparation method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 옥사이드기 중 일부가 환원된 그라핀 옥사이드를 포함하는 폴리아믹산 조성물 및 그 제조방법에 관한 발명이다. 구체적으로는 본 발명에 따라 옥사이드 기 중 일부가 환원된 그라핀 옥사이드를 포함하여 폴리아믹산 조성물을 제조하고, 이를 포함하여 폴리이미드 필름을 제조하게 되면 기계적 강도뿐만 아니라 전기전도성도 향상된 폴리이미드 필름의 제공이 가능하다. 상기 환원시 환원제로는 DMF(N, N-dimethylformamide), 히드라진 및 L-아스코르브산(L-ascorbic acid)으로 이루어지는 군 중에서 선택된 어느 하나 이상의 환원제에 의해 환원된다. 그리하여 상기 폴리아믹산 조성물을 포함하여 폴리이미드 필름을 제조하고 이를 IT, 전자, 우주항공 산업에 응용하게 되면 관련 산업의 비약적 발전이 이루어지게 된다. The present invention relates to a polyamic acid composition comprising graphene oxide in which some of the oxide groups are reduced and a method for producing the same. More specifically, the present invention provides a polyimide film comprising a polyamic acid composition comprising graphene oxide wherein a part of the oxide groups are reduced according to the present invention, and when the polyimide film is produced, the polyimide film is improved not only in mechanical strength but also in electric conductivity This is possible. In the reduction, the reducing agent is reduced by at least one reducing agent selected from the group consisting of N, N-dimethylformamide (DMF), hydrazine and L-ascorbic acid. Thus, when the polyimide film including the polyamic acid composition is prepared and applied to the IT, electronic, and aerospace industries, the related industry is dramatically developed.

Description

그라핀 옥사이드를 포함하는 폴리아믹산 조성물 및 그 제조방법{Poly amic acid composition comprising graphane oxide and preparation method thereof} The present invention relates to a polyamic acid composition containing graphene oxide and a preparation method thereof,

본 발명은 그라핀 옥사이드를 포함하는 폴리아믹산 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 전기전도성과 기계적 강도를 향상시킬수 있는 폴리아믹산 조성물 및 이를 통해 제조된 폴리이미드 필름에 관한 것이다.
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a polyamic acid composition containing graphene oxide and a method for producing the same, and more particularly, to a polyamic acid composition and a polyimide film produced by the method, which can improve electrical conductivity and mechanical strength.

폴리이미드는 높은 열 안정성 및 효과적인 기계적 특성으로 인해 IT 및 우주항공 분야에서 각광 받는 미래 핵심소재이다. 이를 활용한 폴리이미드 필름은 영상 400도 이상의 고온이나 영하 269도의 저온을 견디며, 얇고 굴곡성이 뛰어난 첨단 고기능성 산업용 소재로 사용된다. 또한 내화학성 및 내마모성도 강해 열악한 환경에서 안정적인 성능 유지가 필요한 분야에 널리 쓰인다. 처음에는 항공우주 분야의 재료로 개발되어 사용되었으며, 차츰 산업용 기기와 전자산업 전반으로 활용폭이 확대되었다. 그리하여 현재는 LCD와 PDP TV, 휴대전화, 디지털 카메라 안에 들어가는 연성회로기판(FPCB)의 원판에도 사용되는 실정이다. Polyimide is a key core material in the IT and aerospace sectors due to its high thermal stability and effective mechanical properties. The polyimide film is used as an advanced high-functional industrial material which can withstand a high temperature of 400 ° C or higher and a low temperature of minus 269 ° C, and is thin and flexible. It is also widely used in fields requiring stable performance in a harsh environment due to its strong chemical resistance and abrasion resistance. Initially, it was developed and used as a material for the aerospace sector, and gradually expanded its use to industrial equipment and the electronics industry. Therefore, it is currently used in a disk of flexible printed circuit board (FPCB) in LCD, PDP TV, cellular phone, and digital camera.

다만, 이러한 폴리이미드 필름은 우수한 전기전도성 및 기계적 강도가 요구되는 문제가 있다. 그리하여 이러한 전기전도성 및 기계적 강도를 향상시키는데 있어 그 연구가 활발하나, 보다 획기적인 방법으로 전기전도성 및 기계적 강도를 향상시키는 방안은 아직 부족한 문제가 있다. However, such a polyimide film has a problem that excellent electrical conductivity and mechanical strength are required. Thus, research on the improvement of the electrical conductivity and the mechanical strength is active, but there is still a problem in improving the electrical conductivity and the mechanical strength by a more innovative method.

상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 목적은 전기전도성 및 기계적 강도를 획기적으로 향상시킬 수 있는 폴리아믹산 조성물 및 이를 통해 제조된 폴리이미드 필름을 제공하는 것이다.
It is an object of the present invention to provide a polyamic acid composition capable of dramatically improving electrical conductivity and mechanical strength and a polyimide film produced thereby.

위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 한 특징에 따른 폴리아믹산 조성물은 옥사이드기 중 일부가 환원된 그라핀 옥사이드를 포함한다. 또한 상기 옥사이드기 중 일부가 환원된 그라핀 옥사이드는 환원되지 않은 그라핀 옥사이드 대비 XPS(X-ray Photoelectron Spectroscopy) 결합 에너지(Binding Energy) 측정시 550 내지 580 eV 에서 형성된 피크 높이가 70% 이하의 피크 높이를 가지는 것을 특징으로 한다. 또한 상기 환원은 N,N-디메틸포름아미드(N, N-dimethylformamide, DMF), 히드라진 및 L-아스코르브산(L-ascorbic acid)으로 이루어지는 군 중에서 선택된 어느 하나 이상의 환원제를 통해 환원된 것을 특징으로 한다. 상기 일부가 환원된 그라핀 옥사이드는 폴리아믹산 100중량부에 대하여 3중량부 내지 7중량부인 것을 특징으로 한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a polyamic acid composition comprising graphene oxide having a reduced amount of oxide groups. In addition, the graphene oxide in which a part of the above-mentioned oxides are reduced is a peak having a peak height of not more than 70% formed at 550 to 580 eV when measuring X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) binding energy to non- And has a height. Further, the reduction is characterized in that it is reduced through any one or more reducing agents selected from the group consisting of N, N-dimethylformamide (DMF), hydrazine and L-ascorbic acid . Wherein the partially reduced graphene oxide is 3 parts by weight to 7 parts by weight based on 100 parts by weight of the polyamic acid.

본 발명의 또 다른 특징에 따른 폴리이미드 필름은 상기 폴리아믹산 조성물을 포함하여 제조된다. A polyimide film according to another aspect of the present invention is prepared by including the polyamic acid composition.

본 발명의 또 다른 특징에 따른 폴리아믹산 조성물의 제조방법은 (1) 그라파이트를 산화시켜 그라핀 옥사이드를 제조하는 단계와 (2) 상기 그라핀 옥사이드의 일부를 환원시키는 단계 및 (3) 상기 일부가 환원된 그라핀 옥사이드를 폴리아믹산에 첨가하는 단계를 포함한다. 또한 상기 (1)단계와 상기 (2)단계 사이에 상기 그라핀 옥사이드를 고르게 환원시키기 위하여 초음파 처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한 상기 (3)단계 후 50 내지 250℃의 열처리 단계가 더 포함되는 것을 특징으로 한다. 또한 상기 환원은 옥사이드기 중 30% 내지 80%를 환원시키는 것을 특징으로 한다. 또한 상기 환원은 N,N-디메틸포름아미드(N, N-dimethylformamide, DMF), 히드라진 및 L-아스코르브산(L-ascorbic acid)으로 이루어지는 군 중에서 선택된 어느 하나 이상의 환원제를 통해 환원된 것을 특징으로 한다. 또한 상기 일부가 환원된 그라핀 옥사이드는 폴리아믹산 100중량부에 대하여 3중량부 내지 7중량부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
A method for producing a polyamic acid composition according to another aspect of the present invention includes the steps of (1) oxidizing graphite to produce graphene oxide, (2) reducing a portion of the graphene oxide, and (3) And adding the reduced graphene oxide to the polyamic acid. Further, the method may further include ultrasonic treatment to reduce the graphene oxide evenly between the step (1) and the step (2). And further comprising a heat treatment step at 50 to 250 DEG C after the step (3). The reduction is characterized by reducing 30% to 80% of the oxide groups. Further, the reduction is characterized in that it is reduced through any one or more reducing agents selected from the group consisting of N, N-dimethylformamide (DMF), hydrazine and L-ascorbic acid . And the partially reduced graphene oxide is 3 to 7 parts by weight based on 100 parts by weight of the polyamic acid.

본 발명에 따른 폴리아믹산 조성물을 사용하여 폴리이미드 필름을 제조하게 되면 전기전도성 및 기계적 강도가 획기적으로 향상된 폴리이미드 필름을 제공 할 수 있다. 이러한 폴리이미드 필름을 우주항공 및 전자산업 등의 여러 산업 분야에 제공하게 되면 관련 산업의 전반적인 발전이 이루어지게 된다.
When a polyimide film is prepared by using the polyamic acid composition according to the present invention, a polyimide film having remarkably improved electrical conductivity and mechanical strength can be provided. Providing such a polyimide film to various industrial fields such as aerospace and electronic industry will lead to the overall development of related industries.

도 1은 본 발명에 따른 실시예 1, 실시예 5 및 실시예 6과 비교예 1 및 비교예 2에 의한 폴리이미드 필름의 단면을 FE-SEM(Hitachi S-4800)으로 관찰한 사진이다.
도 2는 본 발명에 따른 실시예 1, 실시예 5 및 실시예 6과 비교예 2에 의한 폴리이미드 필름의 안면을 TEM으로 관찰한 사진이다.
도 3은 본 발명에 따른 실시예 1, 실시예 5 및 실시예 6과 비교예 1 및 비교예 2에 따른 각각의 폴리이미드 필름의 기계적 강도를 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 실시예 1, 실시예 5 및 실시예 6과 비교예 2의 전기전도성을 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명에 따른 실시예 1, 실시예 2, 실시예 3 및 실시예 4에 있어서, 그라핀 옥사이드의 함량 변화에 따른 기계적 강도 변화를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명에 따른 실시예 1, 실시예 2, 실시예 3 및 실시예 4에 있어서, 그라핀 옥사이드의 함량 변화에 따른 폴리이미드 단면의 SEM 이미지를 나타낸 사진이다.
도 7은 본 발명에 따른 실시예 1, 실시예 5 및 실시예 6과 비교예 2의 경우를 가지고 XPS(X-ray Photoelectron Spectroscopy) 분석을 실시한 결과를 나타내는 그래프이다.
FIG. 1 is a photograph of a section of a polyimide film according to Example 1, Example 5, Example 6, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 observed with an FE-SEM (Hitachi S-4800).
2 is a photograph of the surface of a polyimide film according to Examples 1, 5, 6, and Comparative Example 2, observed with TEM.
3 is a graph showing the results of measuring the mechanical strengths of the respective polyimide films according to Examples 1, 5 and 6 and Comparative Examples 1 and 2 according to the present invention.
4 is a graph showing the results of measuring the electrical conductivities of Examples 1, 5, and 6 and Comparative Example 2 according to the present invention.
5 is a graph showing changes in mechanical strength with changes in the content of graphene oxide in Examples 1, 2, 3, and 4 according to the present invention.
6 is a photograph showing SEM images of polyimide cross-sections according to changes in the content of graphene oxide in Examples 1, 2, 3, and 4 according to the present invention.
FIG. 7 is a graph showing the results of X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis for Examples 1, 5, and 6 and Comparative Example 2 according to the present invention.

이에 본 발명자들은 상기 종래기술들의 문제점을 극복하기 위하여 예의 연구 노력한 결과, 본 발명에 따른 옥사이드기 중 일부가 환원된 그라핀 옥사이드를 포함하는 폴리아믹산 조성물 및 그 제조방법에 따라 폴리이미드 필름을 제조하게 되면 폴리이미드 필름의 전기전도성 및 기계적 강도를 향상시킬 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하였다.
Accordingly, the present inventors have made intensive studies to overcome the problems of the prior art. As a result, the present inventors have found that a polyamic acid composition comprising graphene oxide in which some of the oxide groups according to the present invention are reduced and a polyimide film It is possible to improve the electrical conductivity and the mechanical strength of the polyimide film, and the present invention has been completed.

일반적으로 폴리이미드 필름은 우주 항공 분야, 전자 분야 등에 폭넓게 사용된다. 이렇게 폭넓게 사용되는 폴리이미드 필름은 전기전도성 및 기계적 강도가 향상될수록 보다 우수한 폴리이미드 필름에 해당한다. 또한 폴리아믹산(poly amic acid, PAA)은 상기 폴리이미드의 전구체에 해당한다.
In general, polyimide films are widely used in the aerospace field and the electronic field. Polyimide films widely used in this manner are more excellent polyimide films as electrical conductivity and mechanical strength are improved. Also, poly amic acid (PAA) corresponds to a precursor of the polyimide.

본 발명에 따른 폴리아믹산 조성물은 옥사이드기 중 일부가 환원된 그라핀 옥사이드를 포함할 수 있다. 그라파이트는 넓은 면과 면 사이 반데르발스 결합으로 폴리머와 혼합하여도 분산이 잘 이루어지지 않기 때문에 산화시키는 것이 바람직하다. 이러한 산화를 통해 옥사이드기가 포함된 그라핀 옥사이드가 형성된다. 이러한 옥사이드기는 그라핀 옥사이드를 폴리머와 혼합할 경우 분산이 잘 이뤄지게 한다. 특히 폴리이미드의 전구체인 상기 폴리아믹산과 혼합할 경우 분산이 잘 이뤄지며, 최종적으로 수득되는 폴리이미드의 기계적 강도를 향상시키는 역할을 하게 된다. 다만, 상기 그라핀 옥사이드가 혼합된 폴리아믹산 조성물을 가지고 폴리이미드 필름을 제조할 경우 기계적 강도는 향상되더라도 전기전도성을 향상시킬 수는 없다. 그리하여 그라핀 옥사이드만 포함하여 폴리아믹산 조성물을 제조할 경우 우수한 기계적 강도와 우수한 전기전도성이 동시에 요구되는 폴리이미드 필름에 있어서, 전기전도성은 향상되지 않는 폴리이미드 필름이 제공되게 된다. The polyamic acid composition according to the present invention may contain graphene oxide in which some of the oxide groups are reduced. It is preferable to oxidize the graphite because it is not well dispersed even when mixed with the polymer due to van der Waals bonding between the wide surface and the surface. Through such oxidation, graphene oxide containing oxide groups is formed. These oxide groups allow dispersion to be achieved when the graphene oxide is mixed with the polymer. Particularly, when it is mixed with the polyamic acid which is a precursor of polyimide, it is dispersed well and serves to improve the mechanical strength of the finally obtained polyimide. However, when the polyimide film is produced using the polyamic acid composition in which the graphen oxide is mixed, the electrical conductivity can not be improved even if the mechanical strength is improved. Thus, when a polyamic acid composition containing only graphene oxide is produced, a polyimide film that does not have improved electrical conductivity is provided in a polyimide film that simultaneously requires excellent mechanical strength and excellent electrical conductivity.

하지만 본 발명과 같이 옥사이드기 중 일부가 환원된 그라핀 옥사이드를 포함한 폴리아믹산 조성물을 가지고 폴리이미드 필름을 제조하게 되면, 기계적 강도와 전기전도성이 동시에 향상되는 폴리이미드 필름의 제조가 가능해진다. However, when a polyimide film is produced using a polyamic acid composition containing graphene oxide in which some of the oxide groups are reduced as in the present invention, it is possible to produce a polyimide film having improved mechanical strength and electrical conductivity at the same time.

상기 옥사이드기 중 일부가 환원된 그라핀 옥사이드는 환원되지 않은 그라핀 옥사이드 대비 XPS(X-ray Photoelectron Spectroscopy) 결합 에너지(Binding Energy) 측정시 550 내지 580 eV 에서 형성된 피크 높이가 바람직하게는 70% 이하의 피크 높이를 가질 수 있다. 상기 70% 이하의 피크 높이를 가질 수 있다는 것은 30% 이상의 옥사이드기가 환원된다는 것을 의미하는 것이다. 상기 일부가 환원된 그라핀 옥사이드의 피크 높이가 70%를 초과하게 되는 그라핀 옥사이드를 가지고 폴리이미드 필름을 제조하게 되면 전기전도도가 크게 향상되기 어려워진다. The peak height formed at 550 to 580 eV when X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) binding energy is measured with respect to non-reduced graphene oxide is preferably 70% or less Lt; / RTI > peak height. The ability to have a peak height of less than 70% means that at least 30% of the oxide groups are reduced. If the polyimide film is produced with graphene oxide in which the peak height of the partially reduced graphene oxide exceeds 70%, the electric conductivity is hardly significantly improved.

또한 상기 환원은 바람직하게는 N,N-디메틸포름아미드(N, N-dimethylformamide, DMF), 히드라진 및 L-아스코르브산(L-acrobic acid)으로 이루어지는 군 중에서 선택된 어느 하나 이상의 환원제를 통해 환원될 수 있다. The reduction may be preferably carried out through any one or more reducing agents selected from the group consisting of N, N-dimethylformamide (DMF), hydrazine and L-acroic acid have.

상기 N,N-디메틸포름아미드(N, N-dimethylformamide, DMF)으로 환원하는 경우는 본 발명의 바람직한 실시예 중 하나인 옥사이드기 중 일부가 환원된 그라핀 옥사이드의 함량을 5중량부로 한 경우에 있어서, 인장탄성률은 25Gpa이상, 인장강도는 1100Mpa이상, 연신률은 7.5%이상, 전기전도도는 10-5Scm-1 이상이 달성될 수 있다. 또한 상기 히드라진으로 환원하는 경우는 본 발명의 바람직한 실시예 중 하나인 옥사이드기 중 일부가 환원된 그라핀 옥사이드의 함량을 5중량부로 한 경우에 있어서, 인장탄성률은 15Gpa이상, 인장강도는 750Mpa이상, 연신률은 10%이상, 전기전도도는 10-2.5Scm-1 이상 달성될 수 있다. 또한 상기 L-아스코르브산(L-acrobic acid)으로 환원되는 경우는 본 발명의 바람직한 실시예 중 하나인 옥사이드기 중 일부가 환원된 그라핀 옥사이드의 함량을 5중량부로 한 경우에 있어서, 인장탄성률은 10Gpa이상, 인장강도는 400Mpa이상, 연신률은 5%이상, 전기전도도는 10-1Scm-1 이상 달성될 수 있다.In the case of reduction with N, N-dimethylformamide (DMF), when the content of the reduced graphene oxide, which is one of the preferred embodiments of the present invention, is 5 parts by weight , A tensile modulus of 25 GPa or more, a tensile strength of 1100 Mpa or more, an elongation of 7.5% or more, and an electrical conductivity of 10 -5 Scm -1 or more. When the content of graphene oxide is reduced to 5 parts by weight, the tensile elastic modulus is at least 15 GPa, the tensile strength is at least 750 MPa, An elongation of 10% or more, and an electrical conductivity of 10 -2.5 Scm -1 or more. When L-acroic acid is used as the reducing agent, the content of graphene oxide in which a part of the oxide groups, which is one of the preferred embodiments of the present invention, is reduced to 5 parts by weight, A tensile strength of 400 Mpa or more, an elongation of 5% or more, and an electrical conductivity of 10 -1 Scm -1 or more.

상기 일부가 환원된 그라핀 옥사이드는 폴리아믹산 100중량부에 대하여 3중량부 내지 7중량부로 혼합되는 것이 바람직하다. 상기 일부가 환원된 그라핀 옥사이드가 3중량부 미만으로 첨가되면 기계적 강도는 우수하나 충분한 전기전도성이 폴리이미드 필름에 부여되지 못한다. 또한 상기 일부가 환원된 그라핀 옥사이드가 7중량부를 초과하여 첨가되면 기계적 강도가 떨어지는 단점이 있어 바람직하지 못하다.
The partially reduced graphene oxide is preferably mixed with 3 parts by weight to 7 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polyamic acid. When the partially reduced graphene oxide is added in an amount of less than 3 parts by weight, the mechanical strength is excellent, but sufficient electrical conductivity is not imparted to the polyimide film. Further, when the above-mentioned partially reduced graphene oxide is added in an amount exceeding 7 parts by weight, the mechanical strength is lowered, which is undesirable.

본 발명의 또 다른 특징으로서 폴리이미드 필름은 상기 폴리아믹산 조성물을 포함하는 것일 수 있다.
As another feature of the present invention, the polyimide film may be one comprising the polyamic acid composition.

본 발명의 또 다른 특징으로서 폴리아믹산 조성물의 제조방법은 (1)그라파이트를 산화시켜 그라핀 옥사이드를 제조하는 단계를 먼저 실시한다. 상기 그라파이트는 바람직하게는 기계적 또는 화학적 방법에 의해 수득될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 화학적 방법에 의해 수득된다. 상기 화학적 방법에 의해 그라파이트를 수득하게 되면 비용이 저렴하고 수득율이 높으며 대량 생산이 가능하다. 상기 그라파이트는 넓은 면과 면 사이 반데르발스 결합으로 폴리머와 혼합하여도 분산이 잘 이루어지지 않는다. 이에 상기 그라파이트를 산화시켜 옥사이드기가 포함된 그라핀 옥사이드를 제조하여 폴리머와 혼합시키는 것이 분산이 잘 되어 바람직하다. 상기 산화는 바람직하게는 과망간산칼륨(kMnO4) 또는 질산나트륨(NaNO3)을 산화제로 하여 산화될 수 있다. 상기 산화제를 가지고 산화시키는 방법은 일반적인 산화 방법이 모두 포함될 수 있으나, 용매로서 황산, 염산, 물, 및 과산화수소로 이루어지는 군 중에서 선택된 어느 하나 이상의 용매를 사용하여 이루어질 수 있다. 또한 상기 산화제와 상기 용매의 혼합은 상기 용매 100중량부에 대하여 상기 산화제가 바람직하게는 35 내지 70 중량부로 혼합되어 이루어질 수 있다. 상기 산화제가 35중량부 미만으로 혼합되게 되면 충분한 산화 효과를 달성하기 어려워 바람직하지 않고, 70중량부를 초과하게 되면 산화되지 않고 남게 되는 산화제가 많아 효율이 떨어지게 되므로 바람직하지 않다. 또한 상기 산화의 처리시간은 바람직하게는 60분 내지 180분간 이루어진다. 상기 산화 처리시간이 60분 미만이면 산화의 충분한 시간이 보장되지 못하게 되어 바람직하지 않으며, 180분을 초과하면 시간이 장시간 소요 되어 바람직하지 않다. 상기 산화에 의해 그라파이트는 그라핀 옥사이드가 된다. 상기 산화된 그라핀 옥사이드는 OH나 COOH와 같은 산소 기능기가 도입되고, 이러한 산소 기능기에 의해 유기 용매에서 분산이 잘되는 특성을 갖게 되며, 결국 폴리머와 혼합하였을 경우에도 분산이 잘되게 된다. 이렇게 산화된 그라핀 옥사이드를 가지고 폴리이미드 필름을 제조하게 되면 최종 폴리이미드 필름의 기계적 강도가 향상되는 장점이 있다. 하지만, 상기 산화 만으로는 최종 제조되는 폴리이미드 필름에 전기전도성이 충분하게 부여되지 않는 단점이 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for producing a polyamic acid composition, comprising the steps of: (1) oxidizing graphite to prepare graphene oxide; The graphite can be preferably obtained by a mechanical or chemical method, more preferably by a chemical method. When the graphite is obtained by the chemical method, the cost is low, the yield is high, and mass production is possible. The graphite has van der Waals bond between a wide surface and a surface and is not well dispersed even when mixed with a polymer. Thus, it is preferable to oxidize the graphite to prepare an oxide group-containing graphene oxide and to mix it with the polymer. The oxidation may preferably be oxidized using potassium permanganate (kMnO 4) or sodium nitrate (NaNO 3) as an oxidizing agent. The oxidizing method using the oxidizing agent may include all the usual oxidizing methods, but may be carried out by using at least one solvent selected from the group consisting of sulfuric acid, hydrochloric acid, water, and hydrogen peroxide as the solvent. Further, the mixing of the oxidizing agent and the solvent may be performed by mixing the oxidizing agent in an amount of preferably 35 to 70 parts by weight based on 100 parts by weight of the solvent. If the amount of the oxidizing agent is less than 35 parts by weight, it is difficult to achieve a sufficient oxidizing effect. If the amount of the oxidizing agent is more than 70 parts by weight, the amount of the oxidizing agent remaining unoxidized is decreased. The treatment time of the oxidation is preferably 60 to 180 minutes. When the oxidation treatment time is less than 60 minutes, a sufficient time for oxidation is not guaranteed, which is undesirable. If the oxidation treatment time exceeds 180 minutes, it takes a long time, which is not preferable. By this oxidation, the graphite becomes a graphen oxide. The oxidized graphene oxide has an oxygen functional group such as OH or COOH introduced therein, and has a property of being well dispersed in an organic solvent by the oxygen functional group. As a result, even when mixed with a polymer, the dispersion easily occurs. When the polyimide film is produced with the oxidized graphene oxide, the mechanical strength of the final polyimide film is improved. However, there is a disadvantage that the polyimide film finally produced is not sufficiently imparted with electrical conductivity by the oxidation alone.

그리하여 전기전도성을 부여하기 위하여 (2)상기 그라핀 옥사이드의 일부를 환원시키는 단계가 뒤따르는 것이 바람직하다. 상기 환원으로 인해 옥사이드기의 일부가 환원되게 되며, 이렇게 일부가 환원된 그라핀 옥사이드를 폴리이미드의 전구체인 폴리아믹산에 첨가하여 폴리이미드 필름을 제조하게 되면 최종 생성되는 폴리이미드 필름에 우수한 전기전도성이 부여되게 된다. 또한 상기 일부가 환원 됨은 상기 그라핀 옥사이드에 존재하는 일부 산소 기능기가 제거 됨을 의미한다. 상기 제거된 산소 기능기 이외에 제거되지 않은 기능기는 폴리이미드의 전구체인 폴리아믹산에서 그라핀 옥사이드의 분산을 원활하게 하며, 최종 제조된 폴리이미드 필름의 전기전도성 및 기계적 강도를 동시에 향상시키는 기능을 한다. 상기 환원은 바람직하게는 N,N-디메틸포름아미드(N, N-dimethylformamide, DMF), 히드라진 및 L-아스코르브산(L-acrobic acid)으로 이루어지는 군 중에서 선택된 어느 하나 이상의 환원제를 통해 환원될 수 있다. 상기 N,N-디메틸포름아미드(N, N-dimethylformamide, DMF)으로 환원하는 경우는 본 발명의 바람직한 실시예 중 하나인 옥사이드기 중 일부가 환원된 그라핀 옥사이드의 함량을 5중량부로 한 경우에 있어서, 인장탄성률은 25Gpa이상, 인장강도는 1100Mpa이상, 연신률은 7.5%이상, 전기전도도는 10-5Scm-1 이상이 달성될 수 있다. 또한 상기 히드라진으로 환원하는 경우는 본 발명의 바람직한 실시예 중 하나인 옥사이드기 중 일부가 환원된 그라핀 옥사이드의 함량을 5중량부로 한 경우에 있어서, 인장탄성률은 15Gpa이상, 인장강도는 750Mpa이상, 연신률은 10%이상, 전기전도도는 10-2.5Scm-1 이상 달성될 수 있다. 또한 상기 L-아스코르브산(L-acrobic acid)으로 환원되는 경우는 본 발명의 바람직한 실시예 중 하나인 옥사이드기 중 일부가 환원된 그라핀 옥사이드의 함량을 5중량부로 한 경우에 있어서, 인장탄성률은 10Gpa이상, 인장강도는 400Mpa이상, 연신률은 5%이상, 전기전도도는 10-1Scm-1 이상 달성될 수 있다. And (2) a step of reducing a portion of the graphene oxide to thereby impart electrical conductivity. When the polyimide film is produced by adding the partially reduced graphene oxide to the polyamic acid, which is a precursor of the polyimide, the resulting polyimide film has excellent electrical conductivity . Also, the reduction of the above part means that some oxygen functional groups present in the graphene oxide are removed. The functional groups not removed in addition to the removed oxygen functional groups facilitate the dispersion of the graphene oxide in the polyamic acid which is a precursor of the polyimide and function to simultaneously improve the electrical conductivity and the mechanical strength of the finally produced polyimide film. The reduction can be preferably reduced through any one or more reducing agents selected from the group consisting of N, N-dimethylformamide (DMF), hydrazine, and L-acroic acid . In the case of reduction with N, N-dimethylformamide (DMF), when the content of the reduced graphene oxide, which is one of the preferred embodiments of the present invention, is 5 parts by weight , A tensile modulus of 25 GPa or more, a tensile strength of 1100 Mpa or more, an elongation of 7.5% or more, and an electrical conductivity of 10 -5 Scm -1 or more. When the content of graphene oxide is reduced to 5 parts by weight, the tensile elastic modulus is at least 15 GPa, the tensile strength is at least 750 MPa, An elongation of 10% or more, and an electrical conductivity of 10 -2.5 Scm -1 or more. When L-acroic acid is used as the reducing agent, the content of graphene oxide in which a part of the oxide groups, which is one of the preferred embodiments of the present invention, is reduced to 5 parts by weight, A tensile strength of 400 Mpa or more, an elongation of 5% or more, and an electrical conductivity of 10 -1 Scm -1 or more.

상기 환원제를 가지고 환원시키는 방법은 일반적인 환원 방법이 모두 포함될 수 있으나, 용매로서 바람직하게는 물 또는 증류수를 사용할 수 있다. 또한 상기 환원제와 상기 용매의 혼합은 상기 용매 100중량부에 대하여 상기 환원제는 바람직하게는 0.1 내지 50 중량부로 혼합되어 이루어질 수 있다. 상기 환원제가 0.1중량부 미만으로 혼합되게 되면 충분한 환원의 효과를 달성하기 어려워 바람직하지 않고, 50중량부를 초과하게 되면 잔류하는 환원제가 많아져 효율이 떨어지게 되므로 바람직하지 않다. 또한 상기 환원의 처리시간은 바람직하게는 1시간 내지 30시간 동안 이루어진다. 상기 환원 처리시간이 1시간 미만이면 충분한 환원 시간이 보장되지 못하게 되어 바람직하지 않으며, 30시간을 초과하면 시간이 지나치게 소요하게 되어 바람직하지 않다.The reducing method with the reducing agent may include all the general reduction methods, but water or distilled water may be preferably used as the solvent. The reducing agent and the solvent may be mixed with each other in an amount of 0.1 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the solvent. If the amount of the reducing agent is less than 0.1 parts by weight, it is difficult to achieve a sufficient reduction effect. If the reducing agent is added in an amount of more than 50 parts by weight, the amount of the reducing agent remaining increases. The treatment time for the reduction is preferably from 1 hour to 30 hours. If the reduction treatment time is less than 1 hour, a sufficient reduction time can not be guaranteed, which is not preferable. If the reduction treatment time exceeds 30 hours, it takes too much time.

상기 일부가 환원된 그라핀 옥사이드는 폴리아믹산 100중량부에 대하여 3중량부 내지 7중량부로 혼합되는 것이 바람직하다. 상기 일부가 환원된 그라핀 옥사이드가 3중량부 미만으로 첨가되면 기계적 강도는 우수하나 충분한 전기전도성이 폴리이미드 필름에 부여되지 못한다. 또한 상기 일부가 환원된 그라핀 옥사이드가 7중량부를 초과하여 첨가되면 기계적 강도가 떨어지는 단점이 있어 바람직하지 못하다.The partially reduced graphene oxide is preferably mixed with 3 parts by weight to 7 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polyamic acid. When the partially reduced graphene oxide is added in an amount of less than 3 parts by weight, the mechanical strength is excellent, but sufficient electrical conductivity is not imparted to the polyimide film. Further, when the above-mentioned partially reduced graphene oxide is added in an amount exceeding 7 parts by weight, the mechanical strength is lowered, which is undesirable.

또한 상기 환원은 바람직하게는 옥사이드기 중 30% 내지 80%를 환원시킬 수 있으며, 상기 환원이 30% 미만으로 이루어지는 경우 충분한 전기전도성이 부여되기 힘들며, 상기 환원이 80%를 초과하여 이루어지는 경우는 충분한 기계적 강도를 달성하기 어려워진다. In addition, the reduction preferably reduces 30% to 80% of the oxide groups, and when the reduction is less than 30%, it is difficult to impart sufficient electrical conductivity, and when the reduction is more than 80% It becomes difficult to achieve the mechanical strength.

상기 (1)단계와 (2)단계 사이에 상기 그라핀 옥사이드를 초음파 처리하는 단계가 더 포함되는 것이 바람직하다. 상기 초음파 처리 단계를 더 포함하게 되면 그라핀 옥사이드의 판과 판 사이를 더 벌려 주어 판상에 전체적으로 고르게 환원되는 효과가 있다. Preferably, the method further comprises ultrasonic-treating the graphene oxide between steps (1) and (2). When the ultrasonic wave treatment step is further included, there is an effect that the gap between the plate and the plate of the graphene oxide is further enlarged and uniformly reduced on the plate.

상기 (2) 그라핀 옥사이드의 일부를 환원시키는 단계 후 또는 바람직하게는 (1) 단계와 (2) 단계에 초음파 처리 단계를 더 수행한 후에 (3)상기 일부가 환원된 그라핀 옥사이드를 폴리아믹산에 첨가하는 단계가 더 포함될 수 있다. (2) after the step of reducing the part of the graphene oxide or, preferably, further performing the ultrasonic treatment step in the step (1) and the step (2), (3) the step of reducing the partially reduced graphene oxide to the polyamic acid To the substrate.

또한 상기 (3)단계 후에는 열처리 단계가 더 포함되는 것이 바람직하다. 상기 열처리 단계가 더 포함되게 되면 폴리이미드 필름의 전기전도성 및 기계적 강도가 보다 우수하게 향상되는 효과가 있다. 또한 상기 열처리 단계는 50 내지 250℃에서 수행되는 것이 바람직하다. 상기 열처리 단계는 갑작스럽게 열을 올리는 경우 필름에 기포가 발생할 수 있으므로 50℃에서 250℃까지 서서히 온도를 올리는 것이 바람직하다. Further, it is preferable that the step (3) further includes a heat treatment step. When the heat treatment step is further included, the electrical conductivity and the mechanical strength of the polyimide film are improved more effectively. Also, the heat treatment step is preferably performed at 50 to 250 ° C. Since the bubbling may occur in the film when the heat is suddenly raised in the heat treatment step, it is preferable to gradually raise the temperature from 50 ° C to 250 ° C.

이러한 본 발명에 따른 폴리아믹산 조성물의 제조방법에 따라 폴리아믹산 조성물을 제조하고, 이러한 조성물을 이용하여 폴리이미드 필름을 제조하게 되면 기계적 강도와 전기전도성이 동시에 향상된 우수한 폴리이미드 필름의 제공이 가능하다.
When a polyamic acid composition is prepared by the method for producing a polyamic acid composition according to the present invention and a polyimide film is prepared using such a composition, it is possible to provide an excellent polyimide film having improved mechanical strength and electrical conductivity at the same time.

이하 본 발명을 바람직한 실시예를 참고로 하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.

실시예Example

실시예Example 1 One

시그마 알드리지(Sigma Aldrich)로부터 획득한 피로메리틱 디언하이드라이드(Pyromellitic dianhydride, PMDA)는 120℃의 진공상태 아래에서 건조시켰다. 또한 4,4-oxydianiline(ODA)와 디메틸아세타미드(dimethyacetamide, DMAc)는 시그마 알드리지로부터 제공받았다. 또한 입자크기가 20~25㎛이며 순도는 99.5%인 그라파이트는 삼정 씨앤씨(Samjung C & C Inc., Korea) 사로부터 제공받았다. 황산(H2SO4), 염산(HCl), 과산화수소(H2O2), 과망간산 칼륨(KMnO4), 질산나트륨(NaNO3)는 각각 시그마 알드리치사로부터 구입하였다. 또한 히드라진, L-아스코르브산(L-ascobic acid) 및 N,N-디메틸포름아미드(N, N-dimethylformamide, DMF)는 준세이 화학(Junsei Chemical Co., Japan)으로부터 획득하였다.
Pyromellitic dianhydride (PMDA), obtained from Sigma Aldrich, was dried under vacuum at 120 < 0 > C. Also, 4,4-oxydianiline (ODA) and dimethylacetamide (DMAc) were supplied by Sigma Aldridge. Also, the graphite having a particle size of 20 to 25 μm and a purity of 99.5% was supplied from Samjung C & C Inc., Korea. H 2 SO 4, HCl, H 2 O 2, KMnO 4 and NaNO 3 were purchased from Sigma Aldrich. Also, hydrazine, L-ascorbic acid and N, N-dimethylformamide (DMF) were obtained from Junsei Chemical Co., Japan.

그라핀 옥사이드는 Hummers 방법을 사용하여 그라파이트의 산화에 의해 합성하였다. 구체적으로는 그라파이트 4g, 질산나트륨 2g, 과망간산칼륨 12g을 100㎖의 황산이 포함된 500㎖의 둥근 바닥 플라스크에 추가하였다. 이러한 혼합물을 한 시간 동안 휘젓고 난 후 아이스 배스에 담궈 최초 냉각 시켰다. 그 후 3시간 동안 서서히 35℃까지 가열하였다. 그 후 200㎖의 탈염수(deionized (DI) water)를 추가하였다. 30분 후, 미반응한 과망간산칼륨을 환원시키기 위해 30%의 과산화수소를 추가하였다. 이러한 혼합물은 0.2㎛의 포어 사이즈를 가지고 있는 멤브레인 필터로 여과하였다. 그리고 이를 묽은 염산과 탈염수로 수세하였다. 이렇게 제조된 그라핀 옥사이드는 48시간 동안 40℃에서 건조시켰다. Graphene oxide was synthesized by oxidation of graphite using the Hummers method. Specifically, 4 g of graphite, 2 g of sodium nitrate and 12 g of potassium permanganate were added to a 500 ml round bottom flask containing 100 ml of sulfuric acid. The mixture was stirred for one hour and then immersed in an ice bath for the first time. It was then slowly heated to 35 [deg.] C for 3 hours. Then 200 ml of deionized (DI) water was added. After 30 minutes, 30% hydrogen peroxide was added to reduce unreacted potassium permanganate. The mixture was filtered through a membrane filter having a pore size of 0.2 mu m. It was washed with diluted hydrochloric acid and deionized water. The thus prepared graphene oxide was dried at 40 DEG C for 48 hours.

그 후 환원제로서 N,N-디메틸포름아미드(N, N-dimethylformamide, DMF)를 사용하여 환원하였는데, 구체적으로는 그라핀 옥사이드 50㎎는 30분 동안 초음파처리(Sonic Vibracell, VCX-750, 60 Hz) 하면서 100㎖의 N,N-디메틸포름아미드(N, N-dimethylformamide, DMF)에 분산시켰다. 그 후 이러한 혼합물은 1시간 동안 153℃의 오일 배스에서 가열하였다. 그리고 이를 중단한 후 멤브레인 필터로 여과하였고, 그 후 여분의 N,N-디메틸포름아미드(N, N-dimethylformamide, DMF)를 제거하기 위해 반복적으로 탈염수와 함께 수세하였다. 마지막으로 N,N-디메틸포름아미드(N, N-dimethylformamide, DMF)에 의해 옥사이드기 중 일부가 환원된 그라핀 옥사이드는 진공상태에서 건조시켰다.
After that, 50 mg of the graphene oxide was sonicated for 30 minutes (Sonic Vibracell, VCX-750, 60 Hz) using N, N-dimethylformamide (DMF) as a reducing agent. ) Was dispersed in 100 ml of N, N-dimethylformamide (DMF). The mixture was then heated in an oil bath at 153 DEG C for 1 hour. After stopping, it was filtered with a membrane filter, and then washed repeatedly with demineralized water to remove excess N, N-dimethylformamide (DMF). Finally, the graphene oxide, in which some of the oxide groups were reduced by N, N-dimethylformamide (DMF), was dried under vacuum.

폴리아믹산의 합성을 위하여, ODA 2g은 먼저 교반기를 사용하여 40㎖ DMAc에 용해시켰다. PMDA 2.16g을 상기 ODA 용액에 추가하였다. 그리고 상기 혼합물을 24시간 동안 N2-purged glove box 안에서 상온의 상태 아래서 저었다. 이러한 과정을 통해 끈적거리는 순수한 폴리아믹산 용액을 얻었다. 이렇게 순수한 폴리아믹산은 DMAc와 그라핀/DMAc(1 mg ml-1)현탁액과 함께 혼합하였다. 이때 상기 옥사이드기 중 일부가 환원된 그라핀 옥사이드는 폴리아믹산 100중량부에 대하여 5중량부가 되도록 혼합하여 옥사이드기 중 일부가 환원된 그라핀 옥사이드를 포함하는 폴리아믹산 조성물을 제조하였다. 상기 폴리아믹산 조성물을 유리판에 캐스팅한 후 천천히 열을 가하면서 DMAc를 제거해 주어 폴리이미드 필름을 완성하였다.
For the synthesis of polyamic acid, 2 g of ODA was first dissolved in 40 ml of DMAc using a stirrer. 2.16 g of PMDA was added to the ODA solution. And the mixture was stirred at room temperature in an N2-purged glove box for 24 hours. Through this process, a sticky pure polyamic acid solution was obtained. This pure polyamic acid was mixed with a suspension of DMAc and graphene / DMAc (1 mg ml-1). At this time, the polyamic acid composition including the graphene oxide in which some of the oxide groups were reduced was mixed with 5 parts by weight of the polyamic acid based on 100 parts by weight of the polyamic acid. The polyamic acid composition was cast on a glass plate and DMAc was removed by slowly heating to complete the polyimide film.

실시예Example 2 2

상기 폴리아믹산 조성물의 제조에 있어서, 상기 옥사이드기 중 일부가 환원된 그라핀 옥사이드의 양을 1중량부가 되도록 하여 그라핀/DMAc(1 mg ml-1)현탁액과 함께 혼합된 순수한 폴리아믹산 용액에 혼합한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리이미드 필름을 완성하였다.
In the preparation of the polyamic acid composition, 1 part by weight of reduced graphene oxide was added to a pure polyamic acid solution mixed with a suspension of graphene / DMAc (1 mg ml-1) The polyimide film was completed in the same manner as in Example 1 above.

실시예Example 3 3

상기 폴리아믹산 조성물의 제조에 있어서, 상기 옥사이드기 중 일부가 환원된 그라핀 옥사이드의 양을 3중량부가 되도록 하여 그라핀/DMAc(1 mg ml-1)현탁액과 함께 혼합된 순수한 폴리아믹산 용액에 혼합한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리이미드 필름을 완성하였다.
In the preparation of the polyamic acid composition, a mixture of graphene / DMAc (1 mg ml -1) and a pure polyamic acid solution mixed with a suspension of graphene / DMAc (1 mg ml -1) so that the amount of reduced graphene oxide The polyimide film was completed in the same manner as in Example 1 above.

실시예Example 4 4

상기 폴리아믹산 조성물의 제조에 있어서, 상기 옥사이드기 중 일부가 환원된 그라핀 옥사이드의 양을 7중량부가 되도록 하여 그라핀/DMAc(1 mg ml-1)현탁액과 함께 혼합된 순수한 폴리아믹산 용액에 혼합한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리이미드 필름을 완성하였다.
In the preparation of the polyamic acid composition, a mixture of graphene / DMAc (1 mg ml -1) and a pure polyamic acid solution mixed with a suspension of graphene / DMAc (1 mg ml -1) so that the amount of reduced graphene oxide The polyimide film was completed in the same manner as in Example 1 above.

실시예Example 5 5

상기 N,N-디메틸포름아미드(N, N-dimethylformamide, DMF) 대신에 히드라진을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리이미드 필름을 완성하였다.
A polyimide film was prepared in the same manner as in Example 1 except that hydrazine was used instead of N, N-dimethylformamide (DMF).

실시예Example 6 6

상기 N,N-디메틸포름아미드(N, N-dimethylformamide, DMF) 대신에 L-아스코르브산(L-ascorbic acid)를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리이미드 필름을 완성하였다.
A polyimide film was prepared in the same manner as in Example 1, except that L-ascorbic acid was used instead of N, N-dimethylformamide (DMF).

비교예Comparative Example

비교예Comparative Example 1 One

상기 실시예 1과 달리 순수한 폴리아믹산을 가지고 폴리이미드 필름을 완성하였다.
Unlike Example 1, a polyimide film was completed with a pure polyamic acid.

비교예Comparative Example 2 2

상기 실시예 1에서 산화 후 환원되지 않은 그라핀 옥사이드를 가지고 폴리이미드 필름을 완성한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리이미드 필름을 완성하였다.
A polyimide film was completed in the same manner as in Example 1 except that the polyimide film was completed with the unreduced graphene oxide after the oxidation in Example 1.

실험예Experimental Example

<< 실험예Experimental Example 1; 폴리이미드 필름의 단면 분산 측정> One; Measurement of cross-sectional dispersion of polyimide film>

상기 실시예 1, 실시예 5, 실시예 6, 비교예 1 및 비교예 2에 의한 폴리이미드 필름에 있어서 분산이 잘 이루어졌는지 SEM 이미지를 관찰하여 확인하였다. 또한 상기 실시예 1, 실시예 5, 실시예 6, 비교예 1 및 비교예 2의 형태는 FE-SEM(Hitachi S-4800)을 사용하여 관찰하였다. 이의 결과는 도 1에 나타냈다.
SEM images of polyimide films according to Examples 1, 5, 6 and Comparative Example 1 and Comparative Example 2 were observed to confirm whether the polyimide films were well dispersed. The shapes of Examples 1, 5, 6, and 1 and Comparative Example 2 were observed using FE-SEM (Hitachi S-4800). The results are shown in Fig.

상기 도 1에서 확인할 수 있는 바와 같이 상기 비교예 1과는 달리 상기 실시예 1, 실시예 5, 실시예 6 및 비교예 2의 단면은 판상층의 분산이 잘 이루어져 있는 것을 확인할 수 있었다. 그러므로 이를 통하여 산화하여 옥사이드기 중 일부가 환원된 그라핀 옥사이드를 포함하여 폴리아믹산 조성물을 만들고 이를 이용하여 폴리이미드 필름을 제조하게 되면 그 분산이 잘 이루어지는 것을 확인할 수 있다.
As can be seen from FIG. 1, unlike Comparative Example 1, the cross-sections of Examples 1, 5, 6, and Comparative Example 2 showed good dispersion of the upper layer. Therefore, it can be confirmed that when the polyamic acid composition including the graphene oxide in which a part of the oxide groups is reduced through oxidation is made and the polyimide film is produced using the polyamic acid composition, the dispersion is well performed.

<< 실험예Experimental Example 2; 폴리이미드의 안면 분산 측정> 2; Measurement of facial dispersion of polyimide>

상기 실험예 1에 따라 단면의 분산이 잘 이루어진 상기 실시예 1, 실시예 5, 실시예 6 및 비교예 2에 의한 폴리이미드 필름을 다이아몬드 나이프와 레이카 울트라마이크로톰(Leica ultramicrotome)을 사용하여 단면층을 자르고 나서 상기 폴리이미드 필름의 안쪽을 TEM을 통해 확인하였다. 이의 결과는 도 2에 나타냈다.
The polyimide films according to Example 1, Example 5, Example 6 and Comparative Example 2, which were well dispersed in cross section according to Experimental Example 1, were laminated by using a diamond knife and a Leica ultramicrotome to form a cross- And the inside of the polyimide film was confirmed by TEM. The results are shown in Fig.

상기 도 2에서 확인할 수 있는 바와 같이 관측한 상기 실시예 1, 실시예 5, 실시예 6 및 비교예 2 모든 경우에 있어서, 그 안쪽의 분산도 큰 문제 없이 잘 이루어진 것을 확인할 수 있었다. 특히 이중에서도 환원제로서 히드라진과 L-아스코르브산(L-ascorbic acid)를 사용한 실시예 5 및 실시예 6의 경우가 나머지 경우보다도 안쪽면에서도 분산이 더욱 잘 이루어진 것을 확인할 수 있었다.
As can be seen from FIG. 2, in all of the cases of Examples 1, 5, 6, and Comparative Example 2, it was confirmed that the dispersion of the inside was satisfactorily performed without any problem. Particularly, in the case of Example 5 and Example 6 in which hydrazine and L-ascorbic acid were used as a reducing agent, it was confirmed that the dispersion was better on the inner surface than in the other cases.

<< 실험예Experimental Example 3; 기계적 강도 측정> 3; Mechanical strength measurement>

상기 실시예 1, 실시예 5, 실시예 6, 비교예 1 및 비교예 2에 따른 각각의 폴리이미드의 기계적 강도를 측정하는 실험을 진행하였다. 이의 실험은 UTM을 통해 측정하였다. 이의 결과는 도 3에 나타냈다.
Experiments were conducted to measure the mechanical strengths of the respective polyimides according to Examples 1, 5, 6, and 1 and Comparative Example 2. The experiment was measured by UTM. The results are shown in Fig.

상기 도 3에서 확인할 수 있는 바와 같이 실시예 1, 실시예 5, 실시예 6 및 비교예 2의 경우가 순수한 폴리이미드인 비교예 1의 경우보다 물성이 향상되어 기계적 강도가 향상되는 것을 확인할 수 있었다. 그러므로 그라핀 옥사이드를 폴리아믹산에 분산시켜 폴리이미드를 제조하는 경우 그 기계적 강도가 향상되는 것을 확인할 수 있었다.
As can be seen from FIG. 3, it was confirmed that the physical properties of Examples 1, 5, 6 and Comparative Example 2 were improved compared with those of Comparative Example 1, which is a pure polyimide, and the mechanical strength was improved . Therefore, it was confirmed that when the polyimide was produced by dispersing the graphene oxide in the polyamic acid, the mechanical strength was improved.

<< 실험예Experimental Example 4; 전기전도성 측정> 4; Electrical conductivity measurement>

상기 기계적 강도가 우수한 것으로 밝혀진 실시예 1, 실시예 5, 실시예 6 및 비교예 2의 경우를 가지고 전기전도성을 측정하는 실험을 진행하였다. 이는 홀 이펙트 메져먼트(Hall Effect Measurement)를 사용하여 측정하였다. 이의 측정 결과는 도 4에 나타냈다.
Experiments were conducted to measure the electrical conductivity of Examples 1, 5, 6, and Comparative Example 2, which were found to have excellent mechanical strength. This was measured using Hall Effect Measurement. The measurement results thereof are shown in Fig.

상기 도 4에서 확인할 수 있는 바와 같이 환원 단계를 실시한 실시예 1, 실시예 5 및 실시예 6의 경우가 산화 단계만 실시한 비교예 2의 경우와 비교하여 전기전도성이 우수한 것으로 확인되었다. 이를 통해 산화 후 환원 과정을 거친 상기 실시예 1, 실시예 5 및 실시예 6의 경우 전기전도성과 기계적 강도가 우수한 폴리이미드 필름으로 제조되는 것임을 확인할 수 있었다. 또한 옥사이드기 중 일부가 환원된 그라핀 옥사이드의 함량이 높을수록 전기전도성도 점진적으로 향상되는 것임을 확인할 수 있었다.
As shown in FIG. 4, it was confirmed that the electrical conductivities of Examples 1, 5, and 6, which were subjected to the reduction step, were superior to those of Comparative Example 2 where only the oxidation step was performed. As a result, it was confirmed that the polyimide films of Examples 1, 5 and 6, which had undergone the post-oxidation reduction process, were excellent in electrical conductivity and mechanical strength. It was also confirmed that the higher the content of reduced graphene oxide in the oxide group, the more gradually the electric conductivity was improved.

<< 실험예Experimental Example 5;  5; 그라핀Graphene 옥사이드의Oxide 함량에 따른 기계적 강도 측정> Measurement of Mechanical Strength by Content>

상기 실시예 1, 실시예 2, 실시예 3 및 실시예 4를 가지고 옥사이드기 중 일부가 환원된 그라핀 옥사이드의 함량에 따른 기계적 강도 변화를 측정하는 실험을 진행하였다. 실험 방법은 상기 실험예 3과 동일한 방법으로 진행하였으며, 이의 결과는 도 5에 나타냈다.
Experiments were conducted to measure the mechanical strength change according to the contents of the graphene oxide in which some of the oxide groups were reduced in Examples 1, 2, 3 and 4. The experiment was carried out in the same manner as in Experimental Example 3, and the results are shown in FIG.

상기 도 5에서 확인할 수 있는 바와 같이 옥사이드기 중 일부가 환원된 그라핀 옥사이드의 함량을 대략 5중량부로 포함한 상기 실시예 1의 경우가 가장 우수한 기계적 강도를 보이는 것을 확인할 수 있었다. 이때 실시예 3의 경우인 대략 3중량부 부근부터 기계적 강도가 비약적으로 상승하며, 실시예 4의 경우로서 대략 7중량부 부근인 실시예 4 이상의 경우는 그 기계적 강도가 낮아지는 것임을 확인할 수 있었다. 이의 원인은 도 6의 폴리이미드 단면의 SEM 이미지에서 확인할 수 있는 바와 같이 7중량부를 초과한 후 그라핀 옥사이드의 함량이 높아지면 응집현상이 발생하여 기계적 강도에 영향을 미치는 것으로 확인되었다. 그러므로 상기 실험예 4에 의해 그라핀 옥사이드의 함량이 높아질수록 전기전도성은 좋아지나, 기계적 강도는 3 내지 7 중량부에서 우수한 폴리이미드 필름의 제공이 가능한 것임을 확인하였다.
As can be seen from FIG. 5, in the case of Example 1 containing about 5 parts by weight of the reduced graphene oxide, it was confirmed that the most excellent mechanical strength was exhibited. In this case, it was confirmed that the mechanical strength was significantly increased from about 3 parts by weight in the case of Example 3, and the mechanical strength was lowered in the case of Example 4 or more, which was about 7 parts by weight as the case of Example 4. [ As can be seen from the SEM image of the polyimide cross section in FIG. 6, when the content of the graphene oxide exceeds 7 parts by weight, coagulation phenomenon occurs and it is confirmed that the mechanical strength is affected. Therefore, it was confirmed that the polyimide film having excellent electrical conductivity as the content of the graphene oxide is increased according to Experimental Example 4, but having a mechanical strength of 3 to 7 parts by weight can be provided.

<< 실험예Experimental Example 6;  6; XPSXPS 분석 결과> Analysis results>

실시예 1, 실시예 5, 실시예 6 및 비교예 2의 경우를 가지고 XPS(X-ray Photoelectron Spectroscopy) 분석을 실시하였다. 이때 XPS 스펙트럼은 VG 마이크로테크 2000 ESCA 시스템을 사용하여 기록하였다. 이의 결과는 도 7에 나타냈다.
X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis was carried out in the case of Example 1, Example 5, Example 6, and Comparative Example 2. The XPS spectra were recorded using a VG Microtech 2000 ESCA system. The results are shown in Fig.

상기 도 7에서 확인할 수 있는 바와 같이 결합 에너지(Bindind Energy, eV) 550 내지 580 eV 영역에서 비교예 2의 경우에 따른 피크 높이에 대비하여 실시예 6의 경우는 대략 70% 이하로 피크 높이가 형성됨을 확인할 수 있으며, 또한 실시예 1의 경우는 대략 45% 이하에서 피크 높이가 형성되는 것을 확인할 수 있고, 또한 실시예 5의 경우는 대략 20% 이하에서 피크 높이가 형성되는 것을 확인할 수 있었다. 그러므로 본 발명에 따른 환원제를 사용하게 되면 비교예 2의 경우보다 최대 70% 이하에서 피크 높이가 형성되는 것임을 확인할 수 있었다. 이는 옥사이드기가 30% 이상 환원됨을 의미하는 것이다.
As can be seen from FIG. 7, a peak height was formed in the range of the binding energy (eV) of 550 to 580 eV in the case of Example 6 in comparison with the peak height according to the case of Comparative Example 2, which was about 70% or less It was confirmed that the peak height was formed at about 45% or less in the case of Example 1, and it was confirmed that the peak height was formed at about 20% or less in the case of Example 5. Therefore, it was confirmed that when the reducing agent according to the present invention is used, a peak height is formed at a maximum of 70% or less as compared with the case of Comparative Example 2. This means that the oxide group is reduced by 30% or more.

상기 실험들의 결과를 종합하여 볼 때, 산화 과정만을 거친 그라핀 옥사이드를 포함하는 폴리이미드 필름의 경우는 기계적 강도가 향상되나 전기전도성이 부여되긴 힘들다. 그러나 상기 실시예와 같이 산화 후 옥사이드기 중 일부가 환원된 그라핀 옥사이드를 포함한 폴리아믹산 조성물을 포함하여 제조한 폴리이미드 필름은 기계적 강도뿐 아니라 전기전도성도 우수한 폴리이미드 필름 임을 확인하였다. 또한 실시예에서 옥사이드기 중 일부가 환원된 그라핀 옥사이드의 함량을 3 내지 7중량부로 한 경우 기계적 강도가 향상된 폴리이미드 필름이 제조되는 것임을 확인하였다.
Taking the results of the above experiments into consideration, the polyimide film containing the graphene oxide only after the oxidation process has improved mechanical strength but hardly imparts electrical conductivity. However, it has been confirmed that the polyimide film comprising the polyamic acid composition including the graphene oxide in which some of the oxide groups have been reduced after the oxidation as in the above embodiment is a polyimide film having not only mechanical strength but also excellent electrical conductivity. Also, it was confirmed that when the content of the graphene oxide in which a part of the oxide groups is reduced is 3 to 7 parts by weight in the examples, a polyimide film having improved mechanical strength is produced.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 첨부된 특허 청구 범위에 속하는 것은 당연하다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. It is natural.

Claims (11)

삭제delete 옥사이드기 중 일부가 환원된 그라핀 옥사이드를 포함하고,
상기 옥사이드기 중 일부가 환원된 그라핀 옥사이드는 환원되지 않은 그라핀 옥사이드 대비 XPS(X-ray Photoelectron Spectroscopy) 결합 에너지(Binding Energy) 측정시 550 내지 580 eV 에서 형성된 피크 높이가 70% 이하의 피크 높이를 가지고,
상기 환원은 N,N-디메틸포름아미드(N, N-dimethylformamide, DMF) 환원제로 환원을 수행하며,
폴리아믹산 100중량부에 대하여 상기 일부가 환원된 그라핀 옥사이드를 5중량부 내지 7중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리아믹산 조성물.
Wherein the oxide layer comprises a reduced amount of graphene oxide,
The graphene oxide in which a part of the oxide groups are reduced has a peak height of not more than 70% at a peak height formed at 550 to 580 eV when X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) binding energy is measured against unreduced graphene oxide Lt; / RTI &
The reduction is performed with a reducing agent such as N, N-dimethylformamide (DMF)
And 5 parts by weight to 7 parts by weight of the partially reduced graphene oxide based on 100 parts by weight of the polyamic acid.
옥사이드기 중 일부가 환원된 그라핀 옥사이드를 포함하고,
상기 옥사이드기 중 일부가 환원된 그라핀 옥사이드는 환원되지 않은 그라핀 옥사이드 대비 XPS(X-ray Photoelectron Spectroscopy) 결합 에너지(Binding Energy) 측정시 550 내지 580 eV 에서 형성된 피크 높이가 70% 이하의 피크 높이를 가지고,
상기 환원은 L-아스코르브산(L-ascorbic acid) 환원제로 환원을 수행하며,
폴리아믹산 100중량부에 대하여 상기 일부가 환원된 그라핀 옥사이드를 5중량부 내지 7중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리아믹산 조성물.
Wherein the oxide layer comprises a reduced amount of graphene oxide,
The graphene oxide in which a part of the oxide groups are reduced has a peak height of not more than 70% at a peak height formed at 550 to 580 eV when X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) binding energy is measured against unreduced graphene oxide Lt; / RTI &
The reduction is carried out with a reducing agent such as L-ascorbic acid,
And 5 parts by weight to 7 parts by weight of the partially reduced graphene oxide based on 100 parts by weight of the polyamic acid.
제2항에 따른 폴리아믹산 조성물을 포함하여 제조된 폴리이미드 필름은 인장탄성률 25 Gpa이상, 인장강도 1100 Mpa이상, 연신률 7.5%이상, 전기전도도 10-5Scm-1 이상인 것을 특징으로 하는 폴리이미드 필름.
A polyimide film comprising the polyamic acid composition according to claim 2 has a tensile modulus of 25 GPa or more, a tensile strength of 1100 Mpa or more, an elongation of 7.5% or more, and an electrical conductivity of 10 -5 Scm -1 or more. .
제3항에 따른 폴리아믹산 조성물을 포함하여 제조된 폴리이미드 필름은 인장탄성률 10 Gpa이상, 인장강도 400 Mpa이상, 연신률 5%이상, 전기전도도 10-1Scm-1 이상인 것을 특징으로 하는 폴리이미드 필름.
A polyimide film comprising the polyamic acid composition according to claim 3 has a tensile modulus of 10 Gpa or more, a tensile strength of 400 MPa or more, an elongation of 5% or more, and an electrical conductivity of 10 -1 Scm -1 or more. .
(1) 그라파이트를 산화시켜 그라핀 옥사이드를 제조하는 단계;
(2) 상기 그라핀 옥사이드의 일부를 환원시키는 단계; 및
(3) 상기 일부가 환원된 그라핀 옥사이드를 폴리아믹산에 첨가하는 단계; 를 포함하고,
상기 환원은 N,N-디메틸포름아미드(N, N-dimethylformamide, DMF) 환원제로 상기 그라핀 옥사이드의 옥사이드기를 30% 내지 80% 환원시키며,
폴리아믹산 100중량부에 대하여 상기 일부가 환원된 그라핀 옥사이드를 5중량부 내지 7중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리아믹산 조성물의 제조방법.
(1) oxidizing the graphite to produce graphene oxide;
(2) reducing a portion of the graphene oxide; And
(3) adding the partially reduced graphene oxide to the polyamic acid; Lt; / RTI &gt;
The reduction may be performed by reducing the oxide group of the graphene oxide by 30% to 80% with a reducing agent such as N, N-dimethylformamide (DMF)
And 5 parts by weight to 7 parts by weight of the partially reduced graphene oxide based on 100 parts by weight of the polyamic acid.
제 6항에 있어서,
상기 (1)단계와 상기 (2)단계 사이에 상기 그라핀 옥사이드를 고르게 환원시키기 위하여 초음파 처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리아믹산 조성물의 제조방법.
The method according to claim 6,
Further comprising the step of ultrasonically treating the graphene oxide to reduce the graphene oxide between the step (1) and the step (2).
제 6항에 있어서,
상기 (3)단계 후 50 내지 250℃의 열처리 단계가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 폴리아믹산 조성물의 제조방법.
The method according to claim 6,
And a heat treatment step at 50 to 250 ° C after the step (3).
삭제delete (1) 그라파이트를 산화시켜 그라핀 옥사이드를 제조하는 단계;
(2) 상기 그라핀 옥사이드의 일부를 환원시키는 단계; 및
(3) 상기 일부가 환원된 그라핀 옥사이드를 폴리아믹산에 첨가하는 단계; 를 포함하고,
상기 환원은 L-아스코르브산(L-ascorbic acid) 환원제로 상기 그라핀 옥사이드의 옥사이드기를 30% 내지 80% 환원시키며,
폴리아믹산 100중량부에 대하여 상기 일부가 환원된 그라핀 옥사이드를 5중량부 내지 7중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리아믹산 조성물의 제조방법.

(1) oxidizing the graphite to produce graphene oxide;
(2) reducing a portion of the graphene oxide; And
(3) adding the partially reduced graphene oxide to the polyamic acid; Lt; / RTI &gt;
The reduction may be performed by reducing the oxide group of the graphene oxide by 30% to 80% with L-ascorbic acid reducing agent,
And 5 parts by weight to 7 parts by weight of the partially reduced graphene oxide based on 100 parts by weight of the polyamic acid.

삭제delete
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